我国“船舶科技跨越工程制造推进计划”实施中,船舶起重机作为重要的甲板设备,在国内己经具有定的生产基础,如果加快对已有引进技术的消化吸收和创新,加大自主研发投入,尽快形成自己的品牌,将极大推进和带动船舶配套业的发展。第章船舶起重机结构及性能特点.船舶起重机简介船舶起重机根据所采用的能源和驱动方式,可分为蒸汽起重机电动起重机和液压起重机。蒸汽起重机最早应用在船舶上。它具有良好的调速性能,启动力矩大,工作可靠但效率低。近年来随着蒸汽动力被内燃机动力取代,蒸汽能源大大减少,因此蒸汽驱动的甲板机械已被淘汰。电动起重机具有运转平稳操作简便易于实现遥控等优点。但是,电器元件对湿度很敏感接触式继电元件经常发生跳火花引起烧损元件等故障复杂的电器线路需要专门的人员进行维护保养和经常排除故障才能保证它处于良好的工作状态。液压起重机是六十年代开始发展起来的。它具有良好的无级调速特性工作平稳,换向冲击小操作轻便工作可靠使用寿命长相同输出功率条件下,它比其它类型的起重机重量轻体积小。随着液压技术的发展,液压元件质量的提高,以及先进的电液比例控制液压元件的出现,液压起重机的优越性日益明显,目前在船舶上获得广泛应用。有关部门对最近几年新建造船舶采用的起重设备驱动方式统计情况为电力驱动占,液压驱动占,其他驱动占。又据有关资料表明在回转式起重机的生产中,目前电动起重机和液压起重机的产量不相上下,但是液压起重机显示出上升趋势。本设计的船舶起重机采用液压起重机,其大体结构如下图所示图船舶起重机结构图.液压船舶起重机的特点与吊杆式起重机相比,船舶起重机占用甲板面积小,操作灵活,可“回转能为前后舱工作,能准确地把重物吊放到指定地点,装卸效率高,并能迅速投入工作。但它结构复杂,管理要求高,价格比吊杆式起重机贵得多。般认为船经常到港而起重重量超过时,采用船舶起重机是合适的。液压船舶起重机是种循环的间歇动作的短程搬运物料的机械。个工作循环包括上料运送卸料及回到原位的过程,即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起,由运行回转变幅机构把物料移位,然后在指定地点下放,接着进行相反动作,使取物装置回到原位,以便进船舶,起重机,设计,毕业设计,全套,图纸摘要船舶起重机是船上的种大甲板机械,液压船舶起重机是船舶上普遍使用的种装卸设备。主要结构包括吊臂,塔身和基座几个部分。本文首先介绍了船舶起重机的总体结构和特点。重点对船舶起重机的回转机构及其驱动系统进行了设计。驱动系统采用了液压驱动,它工作平稳,换向冲击小,操作轻便,工作可靠,使用寿命长。回转机构采用液压马达驱动回转支承实现。大国,必须使我国成为船舶配套设备制造大国。船舶起重机运输起着非常重要的作用。世界造船业发展经验表明,要发展造船业,就必须同时建设作为船舶配套设备,提高了船舶重物装卸效率,缩短了船舶停滞时间,加快了重物流通,促进了国际贸易和经济发展。.船舶起重机研究背景及意义发展海上运输对于加强国民经济建设具有重大的现实意义。特别是近年来由于对外贸易的迅速发展,远洋重船载着大量物资往来于世界各国的港口,成为国际间进行物资交流的主要工具。加入后,我国与世界各国的经济贸易显著加强。国家对外进出口额逐年增加,其中占外贸运输总量的外贸海运量以每年的幅度增加。由此而带来的港口货运吞吐量也大幅度增长,全国港口年吞吐量达亿吨以上,港口泊位多个,其中万吨以上的泊位多个。为了适应货运量的激增和船舶大型化对装卸速度的迫切需要,各种起重机正向高效大型化的方向发展。这些都导致起重机的尺寸不断增大,载荷和自身重量不断增加。为了适应形势发展的需要,不断壮大远洋运输船队,增加船舶数量是十分必要的,但同时应该十分注意提高装卸重效率,以便充分发挥船舶的运输能力和提高经济效益。船舶的营运周期分为两个部分水上航行时间和港口码头停泊时间。提高运输能力和经济效益的重要环节之是缩短营运周期。因此,不仅需要提高船舶的性能和航速,以减少航行时间还必须尽可能缩短停港时间。对于杂式中为回转速度为回转启动时间,般在为马达轴上的零件的飞轮矩末项比重很小,仅占,故可省略。代入数据可得回转阻力矩马达轴回转功率式中为马达超载系数,由手册查得,液压马达取为以千瓦计,则以公斤米计,以转分计,代入数据可得.回转小齿轮设计小齿轮用,调质处理,硬度在,平均取。初选小齿轮齿数由,则由于,可得小齿轮分度圆直径齿宽系数取.初步齿宽.小齿轮校核计算圆周速度.精度等级选级精度使用系数动载系数由于运行平稳速度低,故取齿间载荷分配系数由可取.齿向载荷分布系数.载荷系数.弹性系数.节点区域系数.接触最小安全系数.总工作时间.应力循环次数接触寿命系数.许用接触应力.计算结果表明,接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无需调整,否则,尺寸调整后还应再进行验算。由于采用正常齿轮,所以齿顶高系数取为.,顶隙系数取为.,分度圆压力角度数为标准值。确定小齿轮的其它参数如下分度圆直径齿顶高齿根高.齿全高.齿顶圆直径.齿根圆直径基圆直径齿距.齿厚.齿槽宽.基圆齿距.法向齿距.顶隙选择液压马达由上可选择型低速大扭矩马达,此类马达具有噪声低起动转矩大低速稳定性好效率高寿命长转速范围宽等优点。高度和整机稳定性等,所以以要在保证吊臂安全工作的条件下尽量减轻吊臂的重量,这对提高整机质量和经济性具有很大的现实意义。因此对船用起重机吊臂进行合理的结构设计及力学分析是非常必要的,为了减轻自重,降低制造成本,提高整机性能,吊臂采用箱形截面吊臂,吊臂材料选择。吊臂受力分析如下图图船舶起重机吊臂受力分析图吊重包括起吊重物重量以及吊具的重量。图中,吊臂外载荷外载荷作用下吊臂的支承反力下面计算吊臂受力情况,式.•••,式.••,式.••由.式可知••所以求得由以上计算可得吊臂受轴向压力的作用。代入数据最大起重量吨,即等于吨.吊臂选用材料的许用应力查得为根据强度条件得代入相关数据计算得.由以上分析得船舶起重机的吊臂截有效面积达到.才能达到起重机吊臂设计要求。第章回转机构设计.轴承的选型分析安装部位船舶起重机主要由旋转塔身,吊臂,焊接于甲板上的固定基柱,起升俯仰及回转机构,液压动力及管路系统,电器控制系统等部分组成。船舶起重机用转盘轴承安装在起重机塔身底部,内圈下端而与焊接在船甲板上的固定基柱通过螺栓连接,外圈上端而与起重机塔身通过螺栓连接船舶起重机工作时通过回转机构驱动回转小齿轮与转盘轴承内齿圈啮合,实现外圈旋转,从而实现船舶起重机的正常回转。受力特点及常用轴承结构转盘轴承的作用是支承船舶起重机和传递扭矩,主要承受轴向力与倾覆力矩。为使主机结构紧凑,轴承直径和高度与正常产品相比要小很多,而且不设置配重,其倾覆力矩可达到轴向力的倍,两者的比值基本上在.到之间。目前最常用的结构为双排异径球转盘轴承图和三排圆柱滚子组合转盘轴承图。由于双排异径球轴承具有以下特点能承受较大的倾覆力矩,较适合克令吊的工况抗底板不平行下次的工作循环。在两个工作循环之间般有短暂的停歇。起重工作时,各机构经常处于启动制动以及正向反向等相互交替的运动状态中。船舶起重机应工作可靠效率高维护和使用容易,还应能防水防潮和适应航区气候条件。它应满足的基本技术要求如下。能以额定的起重速度起升额定负荷。能依操作者的要求方便灵敏地起落重物。能依据起吊重轻重空钩或重物着地等不同情况,在较广的范围内调节运行速度。无论在起重或落重的过程,都能根据需要随时停止并握持重重,即能可靠地制动。.船舶起重机主要性能及参数船舶起重机的主要性能参数是起重机工作性能指标,也是设计的依据,主要包括起重量工作幅度起重力矩起升高度工作速度回转速度等。.额定起重量船舶起重机额定起重量是在各种工况下安全作业所容许起吊重量的最大质量值,包括取物装置重量。.工作幅度在额定起重量下,起重机回转中心的轴线距吊钩中心的距离。工作幅度决定起重机的工作范围。.起重力矩起重机的工作幅度与相应起重量的乘积为起重力矩,它是综合起重量与幅度两个因数的参数,能比较全面和确切地反映起重机的起重能力。.起升高度吊钩起升到最高位置时,钩口中心到支撑地面的距离。在标定起重机性能参数时,通常以额定起升高度表示。额定起升高度是指满载时吊钩上升到最高极限位置时从钩口中心至支撑地面的跟离。对于船舶起重机,起升高度随幅度的减小而增加。.工作速度船舶起重机的工作速度主要指起升回转变幅的速度。起升速度指吊钩平稳运动时,起吊物品的垂直位移速度回转速度指起重机转台每分钟转数变幅速度指变幅时,幅度从最大最小变到最小最大所用的时间。.自重指起重机处于工作状态时起重机本身的全部质量,它是评价起重机的综合指标,反映了起重机设计制造和材料的技术水平。杂重船来说,停港时间主要取决于装卸重的速度,因而运转良好效能高的重物装卸设备,对于减少停港时间起着重要的作用。现在航运界和造船部门都非常重视提高装卸重的效率。为了提高重物装卸效率,各种不同类型的船舶采用不同的具体装卸方式。例如煤船矿砂船及装运谷物等散装重物的船舶般均有专门的码头和设施,如利用输送带装卸,但有时它也需要在开阔水面进行过驳,因而这类船舶上还必须装设各种类型的船舶起重机。干重船目前运输中的大多数重物仍是成箱成袋成捆的包装重物,这些重物般由干重船运输。因此要求干重船装设各种形式的起重机,以便进行装卸重工作。虽然目前港口装卸设备大大削弱了船舶自带起重机的重要性,但为了在缺少港口装卸设备的条件下完成重物装卸及开阔水面过驳的需要,煤船矿砂船装运谷物的散装重物的船舶以及干重船均装备各种类型的起重机,其它类型的船舶出于起吊食品备件软管其他物品及起吊人员的需要也会选装定起吊能力和适当工作幅度的起重机。船舶起重机的性能对提高重物装卸效率,缩短船舶滞港时间,加快重物流通,促进国际贸易和经济发展都具有非常重要的意义。近年来航运市场持续升温,对船舶的需求量大增,中国造船业抓住机遇,不断扩大国际造船市场的占有份额。按国际权威机构的统计,在造船完工量承接新船定单和手持造船定单这三大造船指标上我国年在国际造船市场上的份额分别占到。